26 agosto 2009

Con el sol en los ojos (segunda de dos partes)

El efecto de la luz solar sobre los ojos depende de la intensidad y el tiempo de exposición a la radiación. La intensidad depende de la geografía, de manera que en las zonas terrestres de menores niveles de ozono las complicaciones oculares debidas a las radiaciones UV serán más numerosas, dada la función filtrante de ese gas.

Por otro lado, estamos sometidos a 10% más de radiación por cada mil metros de altura en que nos encontremos. La exposición depende del modo de vida individual de manera que hay grandes diferencias entre las personas que trabajan al aire libre y los que mayormente están en lugares cerrados, por lo que el tipo de trabajo puede ser un factor de riesgo. Cabe hacer una mención especial sobre los áfacos a quienes es de suponerse que les falta la protección que brinda el cristalino al filtrar los rayos UV de manera natural.

Los lentes con color o filtros tienen como objetivo proteger el ojo contra acciones nocivas del UV y el IR ya que tienen la propiedad de absorber en grado diverso las distintas radiaciones. Anteriormente, con el uso de lentes de vidrio con color o fotocromáticos, el grosor del vidrio, que varía de acuerdo a su potencia, resultaba en un coeficiente de transmisión que no era constante en todo el cuerpo del lente. Los fotocromáticos de vidrio utilizan cristales de hialuro de plata que bajo influencia de la luz UV se separan en iones de plata (metal) e iones de halide (sal). Se unen en grupos para oscurecer el lente y reducir la transmisión de luz. Al quitar el estímulo UV se invierte el proceso. Las moléculas fotosensibles se combinan con el material que da la masa al lente, en este caso el vidrio, por lo que siempre habrá más moléculas fotosensibles en la parte del lente con mayor espesor y el oscurecimiento será mayor donde se encuentre mayor cantidad de moléculas.

Este defecto se corrige con el empleo de lentes isocromáticas, cuya coloración no es de masa. El primer fotocromático de plástico salió en 1982 pero no tuvo mucho éxito sobre todo porque funcionaba mal en altas temperaturas y su reactividad era de corto tiempo. En 1983, se empiezan a usar las moléculas fotosensibles (piridobensoxazinas) y un proceso llamado imbibición por el cual se incorpora la sustancia fotosensible a resinas similares al CR-39, pero el proceso aún no superaba el buen funcionamiento del vidrio; hasta que después de años de pruebas, en 1990 se empieza a tener éxito y a generalizarse la aceptación del plástico fotocromático.

Los colores habituales para fines ópticos son el verde, el gris y el café, que permiten filtrar hasta el 85% de la luz, cuando son muy oscuros, o en su máximo potencial en el caso de los fotocromáticos. Pero el tinte más adecuado para exteriores es el gris, ya que no modifica los colores y reduce en forma importante la iluminación.

Los lentes con color y los fotocromáticos son especialmente útiles cuando se es especialmente sensible a la luz; para disimular las arrugas alrededor de los ojos o simplemente para estar a la moda. La ventaja del fotocromático es que permite usar un solo lente para toda ocasión durante el día y la noche, olvidándonos de “cargar” con el lente de sol.

Referencias:

Esta entrada fue reproducida por la revista Topsa News y publicada en el número 2009/N°05.

19 agosto 2009

Lentes que cambian de enfoque durante el uso

Stephen Kurtin egresó de Física aplicada del Caltech hace 40 años y ha registrado más de 30 patentes en su carrera de inventor solitario. Ahora ha inventado unos lentes que según él, pueden liberar a mucha gente del uso de lentes bifocales y progresivos. Los lentes tienen una pequeña pieza ajustable en el puente del armazón que hace posible enfocar alternadamente en el libro, la computadora o la distancia lejana.

El Dr. Kurtin ha pasado casi 20 años intentando crear un par de lentes que mejoren la visión de los présbitas, que pierden su capacidad para ver objetos cercanos después de los 40 años. Después de muchos intentos, ha creado unos lentes con un enfoque mecánicamente ajustable. Dice que son mejores que otros lentes y algunas formas de cirugía LASIK. TruFocals, la compañía que fundó hace tres años, ha empezado a vender los primeros lentes de foco ajustable a través de un pequeño grupo de optometristas y pronto los venderá en línea.

Los bifocales fueron inventados por Benjamín Franklin, en el siglo XVIII, estos lentes fueron seguidos por los trifocales y en el siglo XX aparecen los progresivos. Por más de 140 años el enfoque ajustable ha sido el problema central de los présbitas, que corresponde a una tercera parte de la población que ha perdido su capacidad para enfocar de cerca. Pero es un problema muy difícil de resolver, dijo el Dr. Kurtin.

La idea de un lente fluído cuyo enfoque pueda ser mecánicamente ajustado se remonta a 1866 con un inventor de apellido Woodward. Desde ahí ha habido varios intentos por comercializar la tecnología, pero ninguno ha sido exitoso.

Luis W Alvarez, ganador del Premio Nobel de física en 1968, diseño un lente de dos partes que cambiaba el foco deslizando los dos componentes uno sobre otro.

Se hacen esfuerzos para adaptar tanto los lentes fluídos, como la versión Alvarez, a 1.3 billones de personas que según la Organización Mundial de la Salud no tienen acceso a lentes, por una fracción del precio que tienen en los países desarrollados. Los lentes TruFocals deben ser redondos para asegurar que la curvatura del lente interior es correcta, pero su forma no es un obstáculo para la moda, ya que vienen en armazones unisex en varios colores, con un costo de $895 dólares.

Por otro lado Pixel Optics, está estudiando una variante con un lente electro óptico, que usa una tecnología parecida a las pantallas LCD para cambiar el índice de refracción de un componente transparente que va incrustado en los lentes convencionales. Necesitará recargarse cada dos o tres días, aunque no se conoce el precio de esta tecnología.

Referencia:

12 agosto 2009

Con el sol en los ojos (primera de dos partes)

El espectro visible de la luz es el conjunto de radiaciones a las cuales es sensible la retina normal. Cada radiación está caracterizada por su longitud de onda. Las longitudes de onda se miden en nanómetros donde 1 nm = 1×10-9 m. El espectro visible inicia con las las radiaciones rojas de longitud de onda de 800 nm y finaliza con las radiaciones violetas de longitud de onda de 500 nm. El hecho de que el ojo no perciba las radiaciones más allá del espectro visible no significa que no existan. Las radiaciones infrarrojas (IR), a las cuales corresponden longitudes superiores a 800 nm y las radiaciones ultravioletas (UV) menores a 500 nm constituyen el espectro invisible.

El IR de longitud de onda superior a 1300 nm no daña las partes exteriores del ojo. El IR entre 1300 nm y 800 nm produce lesiones en el iris, cristalino, coroides y en particular puede producir cataratas. La luz visible entre 800 nm y 400 nm provoca deslumbramiento cuando es intensa. El UV de entre 400 nm y 320 nm puede considerarse inofensivo. El UV de longitud de onda inferior a las 320 nm puede provocar inflamaciones corneales y conjuntivitis fácilmente curables (oftalmía de los alpinistas o queratoconjuntivitis solar).

Se ha tratado de determinar el umbral a partir del cual la luz UV comienza a generar daño en el endotelio, causando edema corneal debido a que después de exposiciones prolongadas la bomba endotelial que mantiene la hidratación óptima falla, provocando aumento de la permeabilidad del endotelio con lo que se altera el metabolismo corneal. La relación entre la radiación UV y la formación de pingüécula y pterigión es un tema controvertido, sin embargo se ha postulado que la luz tangencial recibida en el limbo temporal cruza la cámara anterior para concentrarse en el limbo nasal, donde con más frecuencia se forma el pterigión. El pterigión está presente a nivel mundial, pero es más común en climas cálidos y secos. Existe evidencia epidemiológica en estudios poblacionales experimentales y observacionales que confirman que la radiación UV es el desencadenante inicial en la aparición del pterigión y un factor de riesgo significativo en su desarrollo. Los fenómenos físicos y climatológicos que explican la patogenia del pterigión son poco conocidos.

La córnea absorbe las longitudes de onda más cortas y el cristalino casi toda la radiación comprendida entre 295 nm y 400 nm. Este proceso altera las proteínas del cristalino cuyo núcleo se va volviendo amarillento, lo cual puede evolucionar hacia una catarata, aunque también se ha asociado la formación de cataratas a la luz IR por ejemplo en personas que trabajan en ambientes con calores intensos como los sopladores de vidrio.

Referencias:

Esta entrada fue reproducida por la revista Topsa News y publicada en el número 2009/N°05.

05 agosto 2009

Cigarro y degeneración macular

La retina está compuesta por una serie de capas de las cuales nos referiremos solo a dos: el epitelio pigmentario (EPR), la más exterior, y la capa de conos y bastones (fotorreceptores), sobre el EPR.

La retina es la parte más interna del globo ocular y es donde propiamente empieza la visión. El epitelio pigmentario es la capa más externa de la retina y linda con la coroides (capa media del ojo): extrae nutrientes de la red coroidal para llevarlos a los fotorreceptores y recoge los desperdicios metabólicos de estas células.

La mácula es la parte de la retina que se encarga de la visión central y es más vulnerable a la enfermedad que cualquier otra parte de la retina. Una tercera parte de los adultos mayores de 65 años tienen algún grado de degeneración macular y es la causa más común de ceguera en personas de edad avanzada en Inglaterra y Estados Unidos. La salud de los elementos retinianos en la mácula depende del EPR, ya que éste regula la transferencia de nutrientes a los fotorreceptores y remueve los productos de desecho. Durante las observaciones con tinte de contraste (angiografía con fluoresceína) se ha observado que en esta región el EPR contiene más pigmento que en otras regiones, lo que hace suponer que absorba más luz y requiera un sistema de enfriamiento más eficaz. Parece tener mayor necesidad de oxígeno y otros nutrientes, necesidades que satisfacen los vasos de la coroides adyacente. Y las muestras tomadas de pacientes que en vida tuvieron degeneración macular senil (DMS) muestran un aumento en el tamaño de los vasos coroideos, lo que interfiere con el sistema de enfriamiento y alimentación de la mácula, llevando a una lenta degeneración del EPR.

Con el oftalmoscopio se pueden observar en la retina de estos pacientes lesiones amarillas llamadas drusen (manchas con forma de polvo amarillento). Se ha señalado que el incremento al daño al DNA en el EPR senil puede contribuir a la formación de drusen.

La causa de la DMS se desconoce pero la incidencia aumenta con cada decenio por encima de los 50 años de edad. Otras relaciones, además de la edad, incluyen la raza (generalmente caucásica), antecedentes familiares y tabaquismo.

Aunque a nivel celular se entiende poco acerca de cómo influye el fumar en la incidencia de la DMS, los estudios han mostrado que fumar, combinado con tener predisposición genética a desarrollar la enfermedad, confiere un riesgo más alto para la DMS que cada factor por separado.

Para entender mejor la asociación entre fumar y DMS se realizó un estudio para determinar el efecto del Benzo(a)Pyreno (B(a)P), un elemento tóxico del humo de cigarro, en cultivos de EPR, y EPR de ratones expuestos crónicamente al humo de cigarro.

A las ocho semanas de edad, ratones machos y hembras, fueron puestos en una cámara de humo 5 horas diarias, 5 días a la semana por 6 meses, con el equivalente de 33 cigarros por hora. Los ratones de control, por otro lado, fueron mantenidos en un ambiente filtrado.

A los ocho meses de edad los ratones fueron sacrificados y su EPR se estudió encontrándose que los ratones expuestos a humo de cigarro desarrollaron marca de daño al DNA que se habían visto previamente en el envejecimiento. Esto indica que fumar incrementa el proceso de degradación del EPR. Aunque ya anteriormente se había confirmado que las toxinas que contiene el humo de cigarro duplican el riesgo de desarrollar DMS en fumadores, en comparación con aquellos que nunca han fumado.

En el estudio con células de cultivo de EPR, llamadas ARPE19, donde se les expuso a B(a)P por 48 hr, los niveles de actividad inmunológica se vieron incrementados significativamente. La actividad inmunológica incrementada se había encontrado en tejido de ratones viejos al compararse con tejido retinal de ratones jóvenes.

Estos estudios vinculan al humo del cigarro con daño en el tejido de la retina, encontrándose daños que son vistos frecuentemente en ojos seniles.

Por lo tanto, las células alteradas por procesos biológicos por la edad y fumar cigarros pueden significar susceptibilidad a cambios genéticos que son encontrados en pacientes con DMS y pueden ser asociadas con el origen de la degeneración macular senil.

Referencias:

  • Wang, A., Lukas, T., Yuan, M., Du, N., Handa, J., & Neufeld, A. (2009). Changes in Retinal Pigment Epithelium Related to Cigarette Smoke: Possible Relevance to Smoking as a Risk Factor for Age-Related Macular Degeneration PLoS ONE, 4 (4) DOI: 10.1371/journal.pone.0005304
  • Oftalmología, David Miller, Limusa 1983.
  • Oftalmología General, Daniel Vaughan, Manual Moderno, 2000.
  • Tratado de Anatomía Humana, Fernando Quiroz G., Editorial Porrúa, México, 1978.